制冷的热力学基础

制冷的热力学基础

IRT of USST: Wu Weidong

第一章 制冷的热力学基础

第一节 第二节 第三节

相变制冷 绝热膨胀制冷 制冷热力学特性分析

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第一章 制冷的热力学基础制冷过程：实现从低温热源吸热，消耗一个能量(电、热、 制冷过程：势)补偿，向高温热源放热。 这个过程必须遵从热力学第一定律和热力学第二定律。

制冷的基本方法： 1、相变制冷 2、气体绝热膨胀制冷 3、气体涡流制冷 4、热电制冷

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第一章 制冷的热力学基础第一节 相变制冷

一、物质的相变特性 基本知识： 基本知识： 物质的相、 1、物质的相、 相变( 相变(固、气、液) 2、成分 3、相图 4、自由度 5、相律

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第一章 制冷的热力学基础第一节 相变制冷

一、物质的相变特性 基本知识： 基本知识： 纯质：水，三相(冰、水、汽),相图 纯质： 三相( ),相图

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第一章 制冷的热力学基础第一节 相变制冷

一、物质的相变特性基本知识： 基本知识： 混合物：盐水，相图 混合物：盐水， R22/R12

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第一章 制冷的热力学基础第一节 相变制冷

一、物质的相变特性 (一)液- 气 状态：液 状态： 气 能量：吸热 能量：(1 2)饱和气体比熵、比焓

r = h" h ' = T (s " s ' ) 气化热： 气化热：

h 's

'

饱和液体比熵、比焓

s

"

h"

特 性：与压力有关，不同压力不一样 与压力有关， 与材料有关， 与材料有关，不同物质不一样 与状态有关，在临界压力以上为0 与状态有关，在临界压力以上为0

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第一章 制冷的热力学基础第一节 相变制冷

一、物质的相变特性 部分气化的热量变化： 部分气化的热量变化： 物质在气液两相区内的干度：x 物质在气液两相区内的干度： 热量变化的公式： 热量变化的公式：q 0 = r (1 x) (1 3)制冷剂的干度

q 0 单位制冷量 x

特性：干度大，气化热小 特性：干度大，

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第一章 制冷的热力学基础第一节 相变制冷

(二)固体的融化与升华 1、固体的融化状态：固液，吸热 状态：固液， 热量为熔解热(融化热): ):水 热量为熔解热(融化热):水335KJ/KG

2、固体的升华状态：固气，吸热 状态：固气， 热量： 热量：升华热

3、冰盐混合物(类似前述的盐水) 冰盐混合物(类似前述的盐水)

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第一章 制冷的热力学基础第一节 相变制冷

表1-1 冰的升华压力和对应的升华温度

水的三相点：0.61kPa,0.0C 水的三相点：0.61kPa,0.0C干冰的三相点：518kPa,-56.6C 干冰的三相点：518kPa,-

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第一章 制冷的热力学基础第一节 相变制冷

表1-2 冰盐混合时的温度

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第一章 制冷的热力学基础第一节 相变制冷

表1-3 一些共晶溶液的物理温度

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第一

章 制冷的热力学基础第一节 二、压-焓图气液相变制冷是主要的制冷方法。 气液相变制冷是主要的制冷方法。 表示其制冷过程和查阅其物性依靠图表。 表示其制冷过程和查阅其物性依靠图表。 图表也有很多形式，其中压-焓图使用最多。 图表也有很多形式，其中压-

相变制冷过程线： 过程线： 等压线、 等压线、 等温线、 等温线、 等焓线、 等焓线、 等熵线、 等熵线、 等容线,. 等容线,. 过冷度 过热度

1、压-焓图的结构： 焓图的结构：

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第一章 制冷的热力学基础 第一节二、压-焓图

相变制冷

2、压-焓图的使用

要求( 要求(1)表示过程(吸热或放热) (2)查各点参数(温度、压力、焓、熵、比容、状态，过冷度和过 热度): 过程：从点1(温度20C,压力2 bar)等熵变化到点2(压力10 bar)再等 过程：从点1(温度20C,压力2 bar)等熵变化到点2(压力10 bar)再等 压变化到点3(温度30C),再次等焓变化到点4(压力2 bar),最后等压 压变化到点3(温度30C),再次等焓变化到点4(压力2 bar),最后等压 回到点1 回到点1。

图1-1 R134a的压-焓图 R134a的压 的压-

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第一章 制冷的热力学基础 第一节二、压-焓图 2、压-焓图的使用(结果) 焓图的使用(结果)

相变制冷

要求( 要求(1)表示过程(吸热或放热) (2)查各点参数(温度、压力、焓、熵、比容、状态，过冷度和过 热度): 过程：从点1(温度20C,压力2 bar)等熵变化到点2(压力10 bar)再等 过程：从点1(温度20C,压力2 bar)等熵变化到点2(压力10 bar)再等 压变化到点3(温度30C),再次等焓变化到点4(压力2 bar),最后等压 压变化到点3(温度30C),再次等焓变化到点4(压力2 bar),最后等压 回到点1 回到点1。 Point T P v [C] [bar] [m^3/kg] 1 19.997 2.000 0.113940 2 73.598 10.000 0.024651 3 30.004 10.000 N/A 4 N/A 2.000 N/A Te [C]= -10.09 Tc [C] = 39.39 DT subcooling [K] = 9.39 DT superheat [K] = 30.09 h s [kJ/kg] [kJ/(kg K)] 417.746 1.8236 456.224 1.8236 241.469 N/A 241.469 N/A

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第一章 制冷的热力学基础 第一节二、压-焓图 2、压-焓图的使用(结果) 焓图的使用(结果)

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